## Kontrol Motor Brushless
DC Menggunakan Six Step Comutation dengan Kontrol PID ( Proportional Integral Derivative )

## Rafli Fajar Anugrah
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik dan Ilmu Kelautan, Universitas Hang Tuah, Surabaya, Jawa Timur, Indonesia, 60111 Raflifajar25@gmail.com

## Iradiratu Diah P.K.
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik dan Ilmu Kelautan, Universitas
Hang Tuah, Surabaya, Jawa Timur,
Indonesia, 60111
iradiratu@hangtuah.ac.id

## Belly Yan Dewantara
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik dan Ilmu Kelautan, Universitas Hang Tuah, Surabaya, Jawa Timur,
Indonesia, 60111 Bellyyandewantara@gmail.com
Abstrak  - Di  Indonesia  sudah  banyak  penggunaan  sepeda listrik yang menggunakan motor listrik Brushless DC ( BLDC) , dikarenakan  motor BLDC kecepatan  nya  yang  stabil.  Namun motor Brushless DC jika  diberi  pembebanan  maka  kecepatan akan  menurun  sehingga  membutuhkan  kontroler.  Pada penelitian ini kontrol kecepatan Motor BLDC menggunakan six step  comutation  dengan  kontrol PID .  Motor BLDC termasuk dalam  motor  sinkron  dengan  permanen  magnet,  sehingga motor  jenis  ini  dilengkapi  dengan  sensor hall-efect untuk mendeteksi  posisi  rotor.  Dengan  data  posisi  rotor  dari hall- efect ,  maka  dibutuhkan  rangkaian  inverter  yang  dapat mensuplai energi listrik kedalam  motor pada kondisi sinkron. Rangkaian Six Step Comutation atau  6  model  pensaklaran  ini untuk  mengubah  tegangan  sumber  DC  ke  AC  3  fasa. Berdasarkan hasil yang telah diperoleh kontrol menggunakan PID menghasilkan  respon  sistem  yang  stabil  dengan  nilai dengan rise  time lebih  kecil  dari  0.1  s  dan settling  time lebih kecil  dari  0.2  s  dengan  rasio  kesalahan steady  state dan overshoot yang  tidak  lebih  besar  dari  1%.  Dari  hasil  tersebut menggambarkan bahwa kontrol kecepatan BLDC menghasilkan respon kecepatan yang smooth , stabil dan dapat meminimalisir kesalahan steady state saat pembebanan terjadi. Kata  Kunci—  Motor  BLDC,  Six  Step  Comutation,  Kontrol PID, Software PSIM

## I. PENDAHULUAN
Pada zaman modern ini penggunaan motor listrik banyak digunakan  dalam  aplikasi  sehari  hari.  Hanya  saja  motor listrik  yang  sering  digunakan  yaitu  motor  DC  dan  motor induksi.  Keunggulan  motor  DC  sendiri  memiliki  efisiensi yang  tinggi,  namun  motor  DC  mempunyai  kerugian  yaitu masih  menggunakan brush dalam  komutasi  yang mengakibatkan  biaya  perawatan  yang  mahal. Brush pada motor  DC  juga  dapat  mengalami  kerusakan  karena brush akan  menimbulkan arching dalam  proses  komutasinya. Untuk memenuhi kebutuhan performa yang baik, torsi tinggi, kecepatan  tinggi,  dan  biaya  perawatan  yang  lebih  murah maka  mesin  listrik  yang  cocok  digunakan  adalah  motor Brushless Direct Current (BLDC).
Menurut penelitian  sebelumnya,  motor Brushless  Direct Current (BLDC) banyak digunakan karena motor listrik ini mempunyai    performa  yang  baik,  kecepatan  tinggi,  dan handal.  Motor  BLDC  merupakan  motor  dalam  klasifikasi motor synchronous AC  tiga  fasa.  Untuk  melihat  performa motor  BLDC  dapat  dilakukan  dengan  cara  pembacaan karakteriktik  motor  dari  nilai rise  time,  settling  time, overshoot, dan eror  steady  state. Kelemahan  dari  motor BLDC  adalah  tidak  memiliki  kecepatan  dan  torsi  yang konstan  saat diberi beban  sehingga putaran kecepatan pada motor BLDC ini akan menurun. Oleh karena itu diperlukan pengendalian  kecepatan  yang  mampu  menstabilkan kecepatan motor BLDC saat diberi beban. ( Maher Zakharia O.P,  2018  ).  Sistem  kendali  cerdas  dapat  diaplikasikan
untuk  menstabilkan  kecepatan  motor  BLDC,  salah  satunya adalah controller PID ( Proportional Integral Derivative ). Proportional  Integral  Derivative atau  yang  biasa  nya disingkat PID yaitu sebuah Kontrol mekanisme umpan balik yang  sering  digunakan  pada  sistem  kontrol  industri. Kontroller  PID  ini  secara  kontinu  menghitung  kesalahan sebagai  pembeda  antara  pada  setpoint  yang  diinginkan. Sehingga  sistem  tersebut  mempunyai  kemampuan  untuk meminimalkan kesalahan disetiap waktu dengan penyetelan variabel kontrol yang digunakan dari sistem yang ditentukan (M. Ruswandi Djalal dkk,2015 ). Dalam penelitian tersebut telah  membuktikan  bahwa  kontrol  PID  ini  dapat memperbaiki  respon  motor  induksi  dengan  menghasilkan respon  yang  cepat  dan smooth serta overshoot yang  kecil. Namun  aplikasi  PID  pada  penelitian  tersebut  digunakan sebagai  pengendali  kecepatan  motor  DC  dan  masih  berupa simulasi  melalui  MATLAB.  Berdasarkan  penelitian  yang disampaikan  diatas  maka  pada  peneltian  ini  akan penerapkan  pengendali  PID  sebagai  penyelesaian  masalah pengendali motor BLDC.
Penelitian ini  menggunakan  motor Brushless  Direct Current dengan  inverter  nya  menggunakan Six  Step Comutation dan untuk sistem kontrol kecepatan PID sendiri akan di  simulasikan di  dalam sebuah  software PSIM.  Nilai setpoint yang  akan  digunakan  untuk  mengatur  kecepatan putar  motor  menggunakan  perhitungan  matematik  kontrol Proportional , Integral ,  dan Derivative .  Hasil  penelitian  ini mampu  menyelesaikan  masalah  yang  ada  yaitu  menjaga kecepatan  BLDC  tetap  stabil  meskipun  dalam  keadaan berbeban.  Nilai  respon  dari  pengendali  kecepatan  PID dengan rise time lebih kecil dari 0.1 s dan settling time lebih kecil  dari  0.2  s  dengan  rasio  kesalahan steady  state dan overshoot yang tidak lebih besar dari 1%. Sehingga mampu mengontrol kecepatan nya lebih baik ketika pembebanan.
Masalah  yang  didapat  pada  penelitian  ini  adalah bagaimana  respon  BLDC  jika  mendapat  pembebanan  yang berbeda,  bagaimana  mendesain  kontrol  kecepatan  dengan PID  sehingga  kecepatan  BLDC  tetap  konstan  dan smooth , bagaimana  performa  BLDC  saat  pengedali  PID  diterapkan pada  PSIM,  bagaimana  mengetahui  perbandingan  respon antara  kontrol  PID  dan  kontrol  PI  dalam  kecepatan  motor BLDC.
Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  merancang  dan membangun  alat  kendali  kecepatan  motor Brushless  DC menggunakan  inverter Six  Step  Comutation dan pengendalian kecepatan nya menggunakan kontrol PID yang sudah di rangkai simulasi nya pada software PSIM sehingga performance BLDC dapat diperbaiki melalui nilai rise time, settling time, overshoot, hingga eror steady state BLDC .
Mengingat  luas  dan  banyaknya  hal  –  hal  yang  perlu diperhatikan  dalam  penelitian  ini,  maka  penulis  membatasi
permasalahan  yang  di  bahas  dalam  penelitian  ini  yaitu menggunakan motor brushless DC, menggunakan rangkaian inverter six  step  comutation ,  tidak  membahas  kontruksi motor,  tidak  membahas  mekanik  motor,  menganalisa kecepatan motor saat tanpa beban dan ketika  beban torsi 0,1 NM, 0,05 NM, dan 0,07 NM.
Penelitian ini akan menggunakan rangkaian inverter Six Step  Comutation dan  rangkaian  PID  untuk  pengendali kecepatan  motor Brushless  DC sebagai  speed  controller . Penelitan  yang dilakukan  yaitu dengan  membuat rangkaian pada  PSIM  dengan  menggunakan  motor  BLDC.  Sumber dari  motor  BLDC  menggunakan  tegangan  DC  kemudian dihubungkan  ke  rangakaian  inverter six  step  comutation yang  sudah  terhubung  oleh  rangkain  sistem  PID,  sehingga tegangan DC akan berubah AC pada keluaran Driver control yang kemudian sebagai input pada motor BLDC. Rangkain motor  BLDC  akan  diberi  beban  torsi  yang  berbeda  untuk mengetahui  perubahan  kecepatan  pada  motor  BLDC.  Saat pembebanan  tersebut  rangkaian  PID  sudah  terhubung  oleh sensor  kecepatan  yang  akan  mendeteksi  perubahan kecepatan  pada  motor  BLDC  yang  kemudian  akan menambah  tegangan  DC  untuk  menyesuaikan  kecepatan motor sesuai setpoint.

## II. BAHAN DAN METODE

## A. Motor Brushless DC
Motor  brushless  DC  atau  biasa  disebut  BLDC, merupakan  motor  synchronous  AC  tiga  fasa  yang membutuhkan tegangan DC sebagai sumbernya. Rotor pada motor  BLDC  tersusun  dari  magnet  permanen  sehingga kutubnya  tetap  sedangkan  stator  terbuat  dari  belitan sehingga  kutub  magnet  tersebut  dapat  berubah  tergantung polaritas arus belitan stator yang diberikan.

## Gbr. 1  Motor Brushless DC
Motor  Brushless  DC  memiliki  2  tipe  kontruksi  yang berbeda yaitu tipe outer rotor yang bentuk nya sesuai pada gambar  1.  dimana  tipe  ini  rotornya  berada  mengelilingi stator. Sedangkan jenis inner rotor yaitu rotor nya berada di dalam stator.

## B. Inverter Six Step Comutation
Motor brushless DC merupakan motor Syncronous AC 3 fasa  maka  membutuhkan  sebuah  desain  inverter  yang mampu mengubah tegangan DC ke AC 3 fasa sebagai input pada  motor  BLDC.  Inverter  drive  sendiri  memiliki  banyak metode  untuk  mengontrol  nya,  namun  yang  lebih  efektif yaitu dengan menggunakan metode six step atau yang biasa disebut dengan metode 6 pensaklaran.

## Gbr. 2  Sinyal Duty Cycle PWM
Gambar  2  diatas  merupakan  gambar  sinyal duty  cycle pwm  dengan  keluaran  sinyal  persegi  (square).  Pada  lebar sinyal  high  merupakan  lama  nya  waktu  posisi  sinyal  on, sedangkan low merupakan sinyal lama nya waktu posisi off. Dengan  gambar  tersebut  mampu  diatur  dengan  mengatur duty cycle yang dirumuskan sebagai berikut:
  % 100 x d t t t off on on  
Keterangan : d
= Duty Cycle t on = Waktu On
t off = Waktu Off Suatu  kombinasi  sensor  hall  menunjukan  nilai  101, maka sinyal PWM A dan B akan menyala, sedangkan sinyal C akan floating, ketika kombinasi 001, maka sinyal PWM A dan C akan  menyala sedangkan  sinyal B akan floating dan seterus  nya. Kombinasi ini  hanya terdapat  pada pengaturan PWM six-step .  Namun  tidak  bisa  di  implementasikan  pada pengaturan  PWM  sinusoidal,  karena  kondisi  ini floating dimana  sinyal  sinusoidal  barubah  dari  positiv  ke  negativ atau sebalik nya melewati nilai nol (0).

## C. Kontrol PID
Kontroller  PID  merupakan  kontroler  untuk  menentukan presisi  suatu  sistem  instrumentasi  dengan  karakteristik adanya  umpan  balik  pada  sistem  tesebut.  Pengontrol  PID adalah pengontrol konvensional yang banyak dipakai dalam dunia industri.

## Gbr. 3  Diagram blok kontrol PID
Sebuah kontroler PID secara kontinyu  menghitung nilai kesalahan sebagai beda antara setpoint yang diinginkan dan variabel  proses  terukur.  Kontroler  mencoba  untuk meminimalkan  nilai  kesalahan  dengan  penyetelan  variabel kontrol.

## D. Konfigurasi Sistem
Pada penelitian ini menggunakan metode penelitian yang berupa  simulasi.  Tujuan  dari  penelitian  ini  yaitu  suatu  alat yang  dapat  mengontrol  kecepatan  motor brushless  DC dengan  menggunakan  kendali  PID  ketika  terjadi pembebanan.  Penelitian  dilakukan  dengan  perancangan sistem  yang  di  rangkai  melalui  rangkaian Simulink pada software PSIM.

## Gbr. 4  Rangkaian sistem keseluruhan
Secara  garis  besar  pemodelan  konfigurasi  sistem  pada penelitian direpresentasikan oleh gambar 4. Sistem tersebut terdiri  dari  sumber  tegangan  DC,  rangkaian  inverter pengubah  tegangan  DC  ke  AC  tiga  fasa  menggunakan rangkaian Six Step Comutation yang dimana komponen nya terdiri  dari  6  mosfet  yang  dihubung  secara  parallel  dengan komponen Gating  Block  Switch ,  kemudian  menambahkan rangkaian  pengontrol  kecepatan  menggunakan  PID,  dan menggunakan  motor  BLDC.  Pemasangan speed  reference pada  rangkaian  kendali  kecepatan  PID  bertujuan  untuk mengontrol  kecepatan  pada  motor  Brushless  DC  sesuai dengan speed refference yang sudah ditentukan. Konfigurasi sistem  dari  sistem  pengaturan  kecepatan  motor brushless DC yang awal dan masih belum dikontrol dengan rangkaian PID.  Kontroller PID  diletakkan  antara  output  dan  sensor kecepatan motor BLDC dan inverter yang berfungsi sebagai regulator  tegangan agar  kecepatan motor  BLDC  konstan dengan mempertahankan kecepatan sesuai setpoint.

## E. Permodelan BLDC

## Gbr. 5  Parameter motor BLDC
Pada  gambar  5.  merupakan  parameter  spesifikasi  pada motor Brushless DC  yang  akan  digunakan.  Motor  BLDC yang  digunakan  yaitu  dengan  tegangan rating sebesar  24 volt  DC,  dan  Arus rating nya  yaitu  2,9  Ampere,  dengan daya rating nya sebesar 60 Watt, dan kecepatan pada motor BLDC sendiri yaitu 3500 RPM.

## F. Konfigurasi Kontrol PID
Untuk  melakukan  pengontrolan  diperlukan  sebuah rangkaian kecepatan motor BLDC agar nilai kecepatan yang di  inginkan  sesuai.  Maka  dari  itu  pada  penelitian  ini menggunakan kontroller kecepatan PID.

## Gbr. 6  Rangkaian kontrol PID sistem
Tahap pertama  yaitu  membentuk sebuah rangkaian  PID pada Simulink PSIM yang sesuai pada gambar 6. Kemudian hitung harga persamaan nilai Kp, Ki, dan Kd nya agar dapat di  implementasikan  pada  sistem  rangkaian.  Hasil  dari  nilai persamaan  parameter  Kp,  Ki,dan  Kd  akan  dimasukan  pada “Gain” komponen  yang  ada  pada  rangkaian  PID  tersebut dan  sensor  kecepatan  output  motor  BLDC.  Hingga  dapat direalisasikan  pada  sistem  PID  Konvensional  kedalam bahasa pemrograman controller di simulasi PSIM tersebut.

## G. Inverter Six Step Comutation
Gbr. 7  Rangkaian inverter six step comutation Rangkaian six step comutation dapat dilihat pada gambar 7.  diatas.  Sumber  tegangan  awal  nya  yaitu  tegangan  DC. Kemudian  terhubung  dengan  6  MOSFET  dan  untuk menentukan  MOSFET  nya  menggunakan  perumusan sebagai berikut :
V P I motor motor motor 
Keterangan : I motor = Arus yang dibutuhkan pada motor P motor = Daya yang dibutuhkan pada motor V motor =Tegangan yang dibutuhkan pada motor
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian  sistem  ini  bertujuan  untuk  memastikan  agar sistem yang dibuat berfungsi dengan baik dan sesuai tujuan dan  teori  yang  telah  dipelajari  sebelumnya.    pengujian  ini terdiri  dari  pengujian  pengujian  respon  kontroller  pid  dan pengujian  respon  kontroller  pi  dengan  tanpa  beban,  beban 0.01  nm,  beban  0.05  nm,  dan  beban  0.07  nm.  setelah melakukan  beberapa  pengujian  perbandingan  sistem  yang telah  dibuat,  data  yang  diperoleh  akan  dianalisa  untuk mengetahui proses kerja dari seluruh sistem yang dibuat.

## J. Analisa Kontrol PID Tanpa Beban
Respon  kurva  pada  penelitian  kontrol Six  Step Comutation dengan  PID  Controller  tanpa  beban  dengan setpoint 500 RPM ini sebagai berikut:

## Gbr. 8  Grafik respon kontrol PID tanpa beban
Dari hasil simulasi tanpa beban tersebut maka kita dapat menghitung time respon speed nya sesuai dengan persamaan sebagai berikut :
1) Time  settling pada  kecepatan  500  rpm  tanpa  beban didapatkan Ts= 0.004s
2) Error  steady  state yang  didapatkan  dari  pengujian dengan set adalah :
 
% 0022 , 0 % 100 500 500 1 , 501    x ess
3) Maximum  Overshoot (Mp)  merupakan  Nilai  tertinggi dari grafik adalah 500,2 maka :
  % 0002 , 0 % 100 500 500 1 , 500    x M p
4) Rise  time pada  kecepatan  500  rpm  tanpa  beban  ini mendapatkan nilai yaitu Tr =  0.003s
Dari  gambar  8  diatas  dari  setpoint  500  RPM  itu menunjukan ertor  stady  stage menunjukan  hasil  0.0022% yang  terjadi,  sedangkan  untuk rise  time (  waktu  naik  ) memperoleh  0.003  second,  kemudian  settling  time  nya menunjukan  hasil  yaitu  0.004 second ,  dan overshoot nya menunjukan 0.0002%.

## K. Analisa Kontrol PI Tanpa Beban
Respon  kurva  pada  penelitian  kontrol  PI  tanpa  beban dengan setpoint 500 RPM ini sebagai berikut:

## Gbr. 9  Grafik respon kontrol PI tanpa beban
Dari hasil simulasi tanpa beban tersebut maka kita dapat menghitung time respon speed nya sesuai dengan persamaan sebagai berikut :
1) Time  settling pada  kecepatan  500  rpm  tanpa  beban didapatkan Ts= 0.005s
2) Error  steady  state yang  didapatkan  dari  pengujian dengan set adalah :


% 0406 , 0 % 100
500 500 2 , 515    x ess
3) Maximum  Overshoot (Mp)  merupakan  Nilai  tertinggi dari grafik adalah 520,3 maka :
  % 0406 , 0 % 100 500 500 3 , 520    x M p
4) Rise  time pada  kecepatan  500  rpm  tanpa  beban  ini mendapatkan nilai yaitu Tr =  0.0045s
Dari  gambar  9  diatas  dari setpoint 500  RPM  itu menunjukan eror  stady  stage menunjukan  hasil  0.0304% yang  terjadi,  sedangkan  untuk rise  time (  waktu  naik  ) memperoleh  0.0045 second ,  kemudian settling  time nya menunjukan  hasil  yaitu  0.005 second ,  dan overshoot nya menunjukan 0.0406%.

## L. Perbandingan HAsil Tanpa Beban
Dari  hasil  grafik  kedua  di  atas  maka  dapat  disimpulkan pada tabel 1. dibawah ini :
TABEL I
H ASIL P ERBANDINGAN T ANPA B EBAN Kontrol Settling Time Rise Time  Overshoot Error Steady State PID 0,004 0,003 0,0002% 0,0022% PI 0,005 0,0045 0,0406% 0,0304%
Menurut  kesimpulan  tabel  diatas  bahwa  kontrol  PID mampu  memperbaiki  respon  motor Brushless  DC tanpa beban  dari  segi eror  steady  state nya, overshoot , rise  time bahkan settling time dibandingkan dengan kontrol PI

## M. Analisa Kontrol PID Beban 0,01 NM
Respon  kurva  pada  penelitian  dengan  beban  0.01  Nm dengan setpoint 500 RPM ini.

## Gbr 10. Grafik Respon Kontrol PID Beban 0.01 NM
Dari  hasil  simulasi  berbeban  tersebut  maka  kita  dapat menghitung time respon speed nya sesuai dengan persamaan sebagai berikut :
1) Time  settling pada  kecepatan  500  rpm  dengan  beban 0.01 Nm didapatkan Ts= 0.004s
2) Error  steady  state yang  didapatkan  dari  pengujian dengan set adalah :

 % 0028 , 0 % 100 500 500 4 , 501    x ess
3) Maximum  Overshoot (Mp)  merupakan  Nilai  tertinggi dari grafik adalah 500,3 maka :

 % 0006 , 0 % 100 500 500 2 , 500    x M p
4) Rise  time pada  kecepatan  500  rpm  dengan  beban  0.01 Nm ini mendapatkan nilai yaitu Tr =  0.0035s
Dari  gambar  10,  diatas  dari setpoint 500  RPM  itu menunjukan eror  stady  stage menunjukan  hasil  0.0028% yang  terjadi,  sedangkan  untuk rise  time (  waktu  naik  ) memperoleh  0.0035 second ,  kemudian settling  time nya menunjukan  hasil  yaitu  0.004 second ,  dan overshoot nya menunjukan 0.0006%.

## N. Analisa Kontrol PI Beban 0,01 NM
Respon  kurva  pada  penelitian  menggunakan  kontrol  PI dengan beban 0.01 Nm dengan setpoint 500 RPM ini

## Gbr 11. Grafik Respon Kontrol PI Beban 0.01 NM
Dari  hasil  simulasi  berbeban  tersebut  maka  kita  dapat menghitung time respon speed nya sesuai dengan persamaan sebagai berikut :
1) Time  settling pada  kecepatan  500  rpm  dengan  beban 0.01 Nm didapatkan Ts= 0.0055s
2) Error  steady  state yang  didapatkan  dari  pengujian dengan set adalah :
  % 0276 , 0 % 100 500 500 3 , 518    x ess
3) Maximum  Overshoot (Mp)  merupakan  Nilai  tertinggi dari grafik adalah 518,3 maka :
  % 0366 , 0 % 100 500 500 3 , 518    x M p
4) Rise  time pada  kecepatan  500  rpm  dengan  beban  0.01 Nm ini mendapatkan nilai yaitu Tr =  0.005s
Dari  gambar  11  diatas  dari setpoint 500  RPM  itu menunjukan eror  stady  stage menunjukan  hasil  0.0276% yang  terjadi,  sedangkan  untuk rise  time (  waktu  naik  ) memperoleh  0.005 second ,  kemudian settling  time nya menunjukan  hasil  yaitu  0.0055 second ,  dan overshoot nya menunjukan 0.0366%.

## O. Perbandingan Hasil Beban 0,01 NM
Dari  hasil  grafik  kedua  di  atas  maka  dapat  disimpulkan pada tabel 2. dibawah ini:

## TABEL II
H ASIL P ERBANDINGAN B ERBEBAN 0,01 NM Kontrol Settling Time Rise Time  Overshoot Error Steady State PID 0,004 0,0035 0,0006% 0,0028% PI 0,0055 0,005 0,0366% 0,0276%
Menurut  kesimpulan  tabel  diatas  bahwa  kontrol  PID mampu memperbaiki respon motor Brushless DC berbeban 0.01  NM    dari  segi eror  steady  state nya, overshoot , rise time bahkan settling time dibandingkan dengan kontrol PI.

## P. Analisa Kontrol PID Beban 0,05 NM
Respon kurva pada penelitian kontrol PID dengan beban 0.05 Nm dengan setpoint 500 RPM ini .
Gambar 12. Grafik respon kontrol PID beban 0.05 NM
Dari  hasil  simulasi  berbeban  tersebut  maka  kita  dapat menghitung time respon speed nya sesuai dengan persamaan sebagai berikut :
1) Time  settling pada  kecepatan  500  rpm  dengan  beban 0.05 Nm didapatkan Ts= 0.004s
2) Error  steady  state yang  didapatkan  dari  pengujian dengan set adalah :
  % 0032 , 0 % 100 500 500 6 , 501    x ess
3) Maximum  Overshoot (Mp)  merupakan  Nilai  tertinggi dari grafik adalah 500,5 maka :

 % 001 , 0 % 100 500 500 5 , 500    x M p
4) Rise  time pada  kecepatan  500  rpm  dengan  beban  0.05 Nm ini mendapatkan nilai yaitu Tr =  0.0035s
Dari  gambar  12  diatas  dari setpoint 500  RPM  itu menunjukan eror  stady  stage menunjukan  hasil  0.0032% yang  terjadi,  sedangkan  untuk rise  time (  waktu  naik  ) memperoleh  0.0035 second ,  kemudian settling  time nya menunjukan  hasil  yaitu  0.004 second ,  dan overshoot nya menunjukan 0.001%.

## Q. Analisa KOntrol PI Beban 0,05 NM
Respon kurva pada penelitian control PID dengan beban 0.05 Nm dengan setpoint 500 RPM ini.

## Gambar 13. Grafik respon kontrol PI beban 0.05 NM
Dari  hasil  simulasi  berbeban  tersebut  maka  kita  dapat menghitung time respon speed nya sesuai dengan persamaan sebagai berikut :
1) Time  settling pada  kecepatan  500  rpm  dengan  beban 0.05 Nm didapatkan Ts= 0.0055s
2) Error  steady  state yang  didapatkan  dari  pengujian dengan set adalah :
  % 0214 , 0 % 100 500 500 7 , 510    x ess
3) Maximum  Overshoot (Mp)  merupakan  Nilai  tertinggi dari grafik adalah 515 maka :

 % 03 , 0 % 100 500 500 515    x M p
4) Rise  time pada  kecepatan  500  rpm  dengan  beban  0.05 Nm ini mendapatkan nilai yaitu Tr =  0.005s
Dari  gambar  13  diatas  dari setpoint 500  RPM  itu menunjukan error  stady  stage menunjukan  hasil  0.0214% yang  terjadi,  sedangkan  untuk rise  time (  waktu  naik  ) memperoleh  0.005 second ,  kemudian settling  time nyamenunjukan  hasil  yaitu  0.0055 second ,  dan overshoot nya menunjukan 0.03%.
R. Perbandingan Hasil Beban 0,05 NM
Dari  hasil  grafik  kedua  di  atas  maka  dapat  disimpulkan pada tabel 3. dibawah ini:
TABEL III
H ASIL P ERBANDINGAN B ERBEBAN 0,05 NM Kontrol Settling Time Rise Time  Overshoot Error Steady State PID 0,004 0,0035 0,001% 0,0032% PI 0,0055 0,005 0,03% 0,0214%
Menurut  kesimpulan  tabel  diatas  bahwa  kontrol  PID mampu memperbaiki respon motor Brushless DC berbeban 0.05 NM dari segi eror steady state nya, overshoot , rise time bahkan settling time dibandingkan dengan kontrol PI.

## S. Analisa Kontrol PID Beban 0,07 NM
Respon kurva pada penelitian kontrol PID dengan beban 0.07 Nm dengan setpoint 500 RPM ini

## Gbr 14. Grafik respon kontrol PID beban 0.07 NM
Dari hasil simulasi tanpa beban tersebut maka kita dapat menghitung time respon speed nya sesuai dengan persamaan sebagai berikut :
1) Time  settling pada  kecepatan  500  rpm  dengan  beban 0.07 Nm didapatkan Ts= 0.004s
2) Error  steady  state yang  didapatkan  dari  pengujian dengan set adalah : 
 % 0036 , 0 % 100 500 500 8 , 510    x
ess
3) Maximum  Overshoot (Mp)  merupakan  Nilai  tertinggi dari grafik adalah 500,9 maka :
 
% 0018 , 0 % 100 500 500 9 , 500    x M p
4) Rise  time pada  kecepatan  500  rpm  dengan  beban  0.07 Nm ini mendapatkan nilai yaitu Tr =  0.0035s
Dari  gambar  14  diatas  dari setpoint 500  RPM  itu menunjukan eror  stady  stage menunjukan  hasil  0.0036% yang  terjadi,  sedangkan  untuk rise  time (  waktu  naik  ) memperoleh  0.0035 second ,  kemudian settling  time nya menunjukan  hasil  yaitu  0.004 second ,  dan overshoot nya menunjukan 0.0018%.

## T. Analisa Kontrol PI Beban 0,07 NM
Respon  kurva  pada  penelitian  kontrol  PI  dengan  beban
0.07 Nm dengan setpoint 500 RPM ini.
Dari hasil simulasi tanpa beban tersebut maka kita dapat menghitung time respon speed nya sesuai dengan persamaan sebagai berikut :
1) Time  settling pada  kecepatan  500  rpm  dengan  beban 0.07 Nm didapatkan Ts= 0.006s
2) Error  steady  state yang  didapatkan  dari  pengujian dengan set adalah :
  % 0126 , 0 % 100 500 500 3 , 506    x ess
3) Maximum  Overshoot (Mp)  merupakan  Nilai  tertinggi dari grafik adalah 509,7 maka :

 % 0194 , 0 % 100 500 500 7 , 509    x M p
4) Rise  time pada  kecepatan  500  rpm  dengan  beban  0.07 Nm ini mendapatkan nilai yaitu Tr =  0.0055s
Dari  gambar  15  diatas  dari setpoint 500  RPM  itu menunjukan eror  stady  stage menunjukan  hasil  0.0126% yang  terjadi,  sedangkan  untuk rise  time (  waktu  naik  ) memperoleh  0.0055 second ,  kemudian settling  time nya menunjukan  hasil  yaitu  0.006 second ,  dan overshoot nya menunjukan 0.0194%.

## U. Perbandingan Hasil Beban 0,07 NM
Dari  hasil  grafik  kedua  di  atas  maka  dapat  disimpulkan pada tabel 4. dibawah ini :
TABEL IV H ASIL P ERBANDINGAN B ERBEBAN 0,07 NM Kontrol Settling Time Rise Time  Overshoot Error Steady State PID 0,004 0,0035 0,0018% 0,0036% PI 0,006 0,0055 0,0194% 0,0126%
Menurut  kesimpulan  tabel  diatas  bahwa  kontrol  PID mampu memperbaiki respon motor Brushless DC berbeban 0.07  NM    dari  segi eror  steady  state nya, overshoot , rise time bahkan settling time dibandingkan dengan kontrol PI.

## V. Presentasi Keberhasilan Kontrol PID dengan Hasil Data Rata-Rata Respon Kecepatan Motor BLDC Berdasarkan Variasi Pembebasan
Berdasarkan hasil pengujian dan grafik respon kecepatan diatas  didapatkan  bahwa  pengambilan  data  menggunakan sistem kontrol kecepatan motor BLDC Six Step Comutation menggunakan  kontrol  PID  terbukti  mampu  tetap  stabil dengan variasi beban yang diberikan sehingga memperkecil eror  steady  state , overshoot dan  mempercepat  waktu rise time dan settling  time nya  dibandingkan  dengan menggunakan  kontrol  PI.  Presentase  keberhasilan  dapat dilihat pada tabel 5.
TABEL V

## P ERBANDINGAN R ESPON K ECEPATAN
Beban Kontrol Error Steady State (%) Overshoot (%) Rise Time Settling Time Tanpa beban PID 0,0022 0,0002 0,003 0,004 PI 0,0304 0,0406 0,0045 0,005 Beban 0,01 NM PID 0,0028 0,0006 0,0035 0,004 PI 0,0276 0,0366 0,005 0,0055 Beban 0,05 NM PID 0,0032 0,001 0,0035 0,004 PI 0,0214 0,03 0,005 0,0055 Beban 0,07 NM PID 0,0036 0,0018 0,0035 0,004 PI 0,0126 0,0194 0,0055 0,006
Dari tabel 5 didapatkan hasil dari nilai eror steady state , overshoot , rise time dan settling time nya dengan pemberian beban  yang  berbeda  –  beda.  Pada  kondisi  tanpa  beban, kontrol  PID  mampu  menekan  lebih  kecil eror  steady  state dan overshoot yang  berlebih  pada  motor Brushless  DC hanya  0.0022  %  dibandingkan  dengan  kontrol  PI  yang sampai  0.0304  %.  Dan  control  PID  juga  mampu mempercepat  respon rise  time dan settling  time hingga kecepatan nya stabil sesuai dengan setpoint yang ditentukan hanya membutuhkan waktu yang lebih singkat dibandingkan denga  kontrol  PI.  Pada  tabel  4.6.  adalah  hasil  dari  tingkat keberhasilan  respon  kecepatan  motor  BLDC Six  Step Comutation menggunakan kontrol PID.
Dari  Tabel  6  terlihat  grafik  presentase  keberhasilan sistem  untuk  kestabilan  motor  BLDC Six  Step  Comutation menggunakan  kontrol  PID  sebesar  80%.  Sedangkan  untuk sistem  motor  BLDC Six  Step  Comutation menggunakan kontrol  PI  hanya  sebesar  60%.  Dari  hasil  tersebut  dapat disimpulkan  bahwa  respon  kontrol  PID  pada  motor  BLDC dapat  memperbaiki eror  steady  state , overshoot , rise  time , dan settling time yang sangat baik. Namun kontrol PI hanya mendapatkan  presentase  rendah  dikarenakan  masih  belum mampu untuk mengurangi perbaikan kecepatan pada motor BLDC secara baik.

## IV. K ESIMPULAN
Pada  penelitian  ini  telah  dibuat  sebuah  sistem  kontrol kecepatan motor Brushless DC Six Step Comutation dengan menggunakan  kontrol  PID  yang  dapat  digunakan  untuk kecepatan  motor  BLDC  agar  tetap  stabil  dan  lebih smooth walaupun  diberi  pembeban.  Sistem  ini  menggunakan  Six Step  Comutation  sebagai  rangkaian  inverter  pengubah sumber tegangan DC 24 volt ke AC 3 fasa dengan sistem 6 pensaklaran  dan  kontroler  PID  sebagai  kontrol  sistem kecepatan nya. Pada sistem ini digunakan pengujian dengan variasi  pembebanan  dan  perbandingan  respon  kecepatan kontrol menggunakan PI.
Ketika  kontroler  diterapkan  pada  sistem,  pengujian dimulai  dengan  menggunakan  tanpa  beban,  kemudian pengujian  kedua  menggunakan  beban  0.01  NM,  pengujian ketiga menggunakan beban 0.05 NM, dan pengujian terakhir menggunakan beban 0.07 NM.
Pengaturan  PID  telah  menghasilkan  respon  sistem  yang stabil dengan nilai dengan rise time lebih kecil dari 0.1 s dan settling  time lebih  kecil  dari  0.2  s  dengan  rasio  kesalahan steady  state dan overshoot yang  tidak  lebih  besar  dari  1%. Sehingga kontrol PID lebih baik dari pada kontrol PI untuk respon kecepatan  motor BLDC agar stabil  walaupun diberi pembebanan.

## D AFTAR P USTAKA
[1] Akbar,  D.,  Riyadi,  S. Pengaturan  kecepatan  pada  motor  brushless menggunakan  PWM .  Seminar  nasional  instrumentasi,control  dan otomasi. 2018.
[2] D.A.Ratna.W. Sistem kendali cerdas. Yogyakarta: Graha Ilmu. 2011.
[3] D.P.K,  Iradiratu.,  Z.O.P.  Maher. Pengaturan  Kecepatan  Motor  Six Step  BLDC    Dengan  Menggunakan  Kontrol  Fuzzy  Logic .  Seminar nasional kelautan XIII jurnal. 2018.
[4] Ibrahim,H.E.A.,  Hassan,  F.N.,  Shomer,  O.Anas. Optimal  PID control  of  a  brushless  DC  motor  using  PSO  and  BF  techniques . IEEE Journal. 2014.
[5] Nasrul. Pengendalian Kecepatan Motor DC Dengan Metoda Fuzzy Logic Berbasis Mikrokontroler . 2009. Elektron : Vol. 1 No. 2.
[6] Robert  L.  Moot. Elemen-elemen  mesin  dalam  perancangan mekanisme. yogyakarta: ANDI. 2017.
[7] K.  Roedy,  W.  Oyas,  N.  Prapto. Sistem  Kendali  Kecepatan  Motor BLDC  Menggunakan    Algoritma  Hybrid  Pid  Fuzzy. University Research Colloquium. 2015.
[8] S.P.  Guntur. Perancangan  Kontrol  Kecepatan  Motor  Arus  Searah Tanpa Sikat Menggunakan Sliding Mode Berbasis Pid. Tugas Akhir TE Institut Teknologi Surabaya. 2016.
[9] Sutedjo,  A.Q.  Ony,  Suhariningsih,  Y.  S.  Diah. Desain  Dan Implementasi Six-Step Comutation Pada Sistem Kontrol Motor Bldc 1,5 Kw. Prosiding Sentrinov. 2017. Volume 3-ISSN-2477-2097.
[10] S.  Iwan. Konrol  PID  Untuk  Proses  Industri.  Elex  media Kompotindo”, Halaman 5-10. 2008.
[11] A.S.M. Naufal, M. Defa, A.Y. Ilham. Pengaturan Kecepatan Motor Brushless DC(Direct Current) Menggunakan Cuk Converter. Jurnal Teknik Elektro Dan Komputer Triac. 2019.  Vol. 6 No. 2.
[12] A.P.  Gita,  R.A.M.  Krisna,  W.S.B.  Rio,  Y.D.  Belly,  D.P.K. Iradiratu. Desain  Kontrol  Kecepatan  Motor  Brushless  DC Menggunakan  Double  Boost  Converter  Berbasis  PI. Seminar Nasional Fortei 7-2. 2019.
80% 60% 0% 20% 40% 60% 80% 100% Kontrol PID Kontrol PI Pe rs en ta se

## Presentase Keberhasilan
Presentase Keberhasilan